Guard cell-specific glycine decarboxylase manipulation affects Arabidopsis photosynthesis, growth and stomatal behavior

IF 8.1 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES New Phytologist Pub Date : 2025-04-11 DOI:10.1111/nph.70124

Hu Sun, Nils Schmidt, Tracy Lawson, Martin Hagemann, Stefan Timm

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保护细胞特异性甘氨酸脱羧酶操纵影响拟南芥光合作用、生长和气孔行为

光呼吸是富氧光养生物通过卡尔文-本森循环进行碳固定的强制性代谢修复分流。其程度主要取决于叶绿体中CO2: O2的比例，该比例通过气孔运动调节。尽管对光呼吸在叶肉细胞中的作用有了全面的了解，但其在保护细胞（GC）中的作用尚不清楚。因此，通过改变拟南芥GC中甘氨酸脱羧酶H蛋白（GDC - H）的表达，特异性地调控了光呼吸的关键酶甘氨酸脱羧酶（GDC - H）。利用代谢组学和显微方法分析转基因系的生长、气体交换和Chl荧光。我们观察到GC - GDC - H的表达与生长、光合作用和碳水化合物生物合成呈正相关，表明光呼吸参与了气孔调节。气体交换测量支持这一观点，因为优化的GC光呼吸改善了植物对需要高光呼吸能力的条件的适应。显微分析表明，光呼吸通量的改变也影响了GC淀粉的积累模式，最终成为气孔行为改变的潜在机制。总的来说，我们的数据表明光呼吸参与了协调气孔运动和二氧化碳可用性的调节回路。因此，控制GC中的光呼吸作用有可能使作物在未来气候条件下保持生长和光合作用。

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New Phytologist 生物-植物科学

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.